高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.1 气体的状态精练

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册2.1 气体的状态精练，共13页。试卷主要包含了用如图装置来验证查理定律等内容，欢迎下载使用。
【精品】第1节气体的状态-2练习一．填空题1．如图所示气缸内，活塞A封闭了一定质量的理想气体，活塞通过转轴与一个曲轴连杆机构连接，气体对活塞产生的推力通过曲轴连杆机构转化为对转轴O的力矩。已知连杆长AB=10cm，曲轴长BO=6cm，活塞面积20cm2，当转至曲轴与AO垂直时，气缸的体积为400mL，气体的压强为，则此时活塞推力对O点的力矩为________；保持气体温度不变，当曲轴顺时针转过90°，转至OBA在一直线上时，气缸内压强为________Pa。(外界大气压力)2．一只汽车轮胎,充足气体时的体积是0.8m3,压强是5.7×105Pa.装在汽车上后(汽车静止),受到车身的压力而发生形变,体积减小到0.76m3，这时轮胎内气体的压强为______Pa.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数____________（选填“增加”．“减小”或“不变”）3．如图，一容器两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，活塞横截面积分别是，，质量分别为，，它们之间用一轻杆相连并保持平衡。活塞与圆筒壁间无摩擦，活塞B的下面和大气相通，活塞A的上面是真空。若大气压强，重力加速度，则被封闭气体的压强为______Pa；若略微降低筒内气体的温度，重新平衡后，筒内气体压强将______（选填“变大”．“不变”或“变小"）。4．左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U形管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则气体柱Ⅰ长度将________，气体柱Ⅱ长度将________。（选填：“增大”．“减小”或“不变”）5．如图所示，一定质量的理想气体，在不同的温度下，有着不同的等温线，则t1_____t2（选填“小于”或“等于”．“大于”）；在t1等温线有M．N两个状态，则pMVM___pNVN（选填“小于”或“等于”．“大于”）。6．用如图装置来验证查理定律。实验研究的是封闭在注射器内的气体，为了完成实验除了图中的器材外，还需要气压计．热水．凉水．温度计和天平。若大气压强为，活塞和支架的钩码总重力为G，活塞的横截面积为S，则气体的压强是________。7．如图是一定质量的理想气体的压强与热力学温度的图，．．是理想气体的三个状态，其中平行于坐标轴，平行于坐标轴。则从到过程中气体的分子平均动能_________（填“变大”．“变小”或“不变”），从到的过程________（填“可能”或“不可能”）为绝热过程，从到的过程中气体的密度______（填“变大”．“变小”或“不变”）8．一只装有水银的玻璃管插入装有水银的水槽中，玻璃管内上方有少量空气，如果把玻璃管向上拉起一些（不离开液面），等到重新平衡后,玻璃管中空气柱长度将_________（选填“增大”“减小”“不变”）玻璃管内外液面高度差将______（选填“增大”“减小”“不变”）9．一定质量的理想气体状态变化的p-T图像如图所示，由图可知：气体在a．b．c三个状态的密度ρa．ρb．ρc的大小关系为_____，气体在a．b．c三个状态时，气体分子的平均动能的大小关系为 _______。10．如图所示，两端开口足够长的U形玻璃管内装有水银，右管中有一段10cm的空气柱，被6cm长的一段水银柱所封闭，大气压强为75cmHg．今在右管中再灌入9cm水银柱，则此时密闭气体的压强为_____cmHg，左管内水银面上升_____cm。11．对于一定质量的理想气体，以p．V．T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值．如图甲．图乙和图丙所示，三个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态．根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小．(1)p－T图象(图甲)中A．B两个状态，________状态体积小．(2)V－T图象(图乙)中C．D两个状态，________状态压强小．(3)p－V图象(图丙)中E．F两个状态，________状态温度低．12．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)，则由A→B，气体的内能________(填“增大”．“减小”或“不变”)；由C→A________(填“气体对外做功”或“外界对气体做功”)。13．某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体在不同温度下作了两次等温过程的研究.(1)结束操作后，该同学绘制了这两个等温过程的关系图线，如图，则反映气体在温度较高实验中的关系图线的是_________(选填“1”或“2”)；(2)该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的.在这一过程中，注射器水平地放置在桌面上，活塞可以自由伸缩，管内的气体经历了一个____________(选填“等压”“等温”或“等容”)的变化过程.14．①一定质量的理想气体经历如图所示的状态变化，变化顺序为a→b→c→d，图中坐标轴上的符号p指气体压强，V指气体体积，ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与轴垂直．气体在此状态变化过程中属于等温变化过程的是________，在b→c的变化过程中气体的内能________(填“增大”．“减小”或“不变”)． 15．如图所示，质量为M的气缸用质量为m的活塞在缸内密封一定质量的理想气体，活塞跟缸壁间的摩檫力不计，大气压为p0，活塞的横截面积为S，整个装置倒立在水平地面上，当封闭气体温度为T时，活塞恰好跟地面虚接触，此时封闭气体的压强为____；当温度升高到某一个值时，发现气缸恰好跟地面接触，则此时封闭气体的温度为_____.16．环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台.再严重下去，瓶装纯净空气也会上市.设瓶子的容积为 ，空气的摩尔质量.按标准状况计算，，试估算：（1）空气分子的平均质量_________是kg（保留两位有效数字）.（2）一瓶纯净空气的质量是_________kg（保留两位有效数字）.（3）一瓶中约有_________个气体分子（保留两位有效数字）.17．如p-V图所示，1．2．3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1．T2．T3。用N1．N2．N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则N1______N2，T1______T3，T3，N2______N3。（填“大于”“小于”或“等于”）18．采用如图所示器材验证玻意耳定律，实验步骤如下：(1)将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；(2)用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为；(3)用游标卡尺测出活塞直径为；(4)再将活塞插入针管中，保持针管中有一定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为；(5)将弹簧测力计挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，此时，弹簧测力计读数为，气柱体积为。试用以上的直接测量数据，写出大气压强的最终表达式______，本实验中步骤______是多余的。 
参考答案与试题解析1．【答案】6        【解析】【来源】第三部分专项卷气体的压强与体积的关系专项卷 【详解】[1] 由勾股定理得：力臂活塞受力如图所示由平衡条件得：pS=p0S+Fcosθ解得：F=125N根据牛顿第三定律可知，杆对B点的作用力F′=F，活塞对O点的力矩M=F′L=F′×OAsinθ=125×0.08×0.6=6N？m[2] 以气缸内气体为研究对象，在曲轴顺时针转过90°，转至OBA在一直线上的过程中，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2即2．【答案】    增加    【解析】【来源】上海市七宝高中2017-2018学年高二上物理期中考试物理试题 【详解】[1]．由题： p1=5.7×105Pa，V1=0.8m3；V2=0.76m3．
根据玻意耳定律得：p1V1=p2V2，得：[2]．气体的而体积减小，气体的数密度增加，因气体的温度不变，则气体分子的平均速率不变，则每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加。3．【答案】    不变    【解析】【来源】第三部分专项卷气体压强和温度的关系专项卷 【详解】[1]设被封闭气体压强为p，以A．B活塞为研究对象，根据平衡状态有：对活塞A:对活塞B:代入数据联立可解得[2]若温度稍微降低，气体体积减小，活塞将向上移动，此时受力情况不变，因此筒内气体压强不变。4．【答案】减小    不变    【解析】【来源】2019届上海市闵行区高三（下）二模物理试题 【分析】【详解】[1][2] 设大气压强为P0，由图示可知，封闭气体压强当U型管做自由落体运动时，水银处于完全失重状态，对封闭气体不产生压强，封闭气体压强都等于大气压P0。可知气柱I的压强变大，温度不变，由玻意耳定律可知，气体体积变小，气柱长度变小；气柱Ⅱ部分气体压强不变，温度不变，由理想气体状态方程可知，气体体积不变，气柱长度不变。5．【答案】大于    等于    【解析】【来源】2020届江苏省南京市．盐城市高三上学期高考物理一模试题 【详解】[1]在图像中做一条等压线如图所示：同一压强下，两条等温线上对应体积分别为V1．V2，由图可知，根据盖-吕萨克定律可得可得即填“大于”。[2]同一等温线上各个状态温度相同，根据理想气体状态方程可得：故即填“等于”。6．【答案】【解析】【来源】第三部分专项卷气体压强和温度的关系专项卷 【详解】以活塞为研究对象，分析受力：重力G．外界大气压力p0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F，其中F=pS，根据平衡条件得：联立解得7．【答案】变小    不可能    变小    【解析】【来源】2020届东北师大附中．哈师大附中．辽宁省实验中学高三下学期第一次模拟考试物理试题 【分析】【详解】[1] 气体的分子平均动能和温度有关，温度越高气体的分子平均动能越大。从到过程中，温度降低，所以气体的分子平均动能变小。[2] 从到的过程压强不变，温度升高，则内能增加，同时体积增大，气体膨胀对外做功，因此气体要吸热，不可能为绝热过程。[3] 从到的过程中温度不变，压强降低，可知体积增大，则气体的密度变小。8．【答案】增大    增大    【解析】【来源】上海市洋泾中学2017-2018学年高二（下)期末等级考试物理试题 【详解】[1][2]刚开始时当试管拉起而水银柱高不变，上提玻璃管会使空气柱的体积增大，那么空气柱变长压强减小，封闭空气产生的压强加水银柱的压强与外界大气压平衡，因此，水银柱的压强会相应增大，即水银柱会变长一些，玻璃管内外液面高度差增大。9．【答案】        【解析】【来源】2020届上海市浦东外国语学校高三下学期4月物理试题 【分析】【详解】[1] 由理想气体状态方程＝C，可知越大，体积越小，由图可知质量相等，则密度与体积成反比，故 [2]温度越高，气体分子的平均动能越大，故10．【答案】90    4.5    【解析】【来源】2020年上海市青浦区高考一模物理试题 【分析】考查理想气体的等温变化。【详解】[1]．设玻璃管横截面积为S，由题意可知，封闭气体压强：[2]．由玻意耳定律得：即： 解得：空气柱长度减少10cm﹣9cm＝1cm左管水银面上升：＝4.5cm。11．【答案】A    C    F    【解析】【来源】海南省三亚华侨学校2019-2020学年高二（下）开学摸底考试物理试题 【分析】【详解】（1）[1]甲图画出的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以VB>VA，故A的体积小；（2）[2]乙图画出的倾斜直线为等压线，斜率越小，压强越大，所以pD>pC，故C状态压强小；（3）[3]丙图画出的双曲线为等温线，离原点越远，温度越高，所以TE>TF，故F态温度低.12．【答案】增大    外界对气体做功    【解析】【来源】2020届高三二轮复习热学专项练习 【详解】[1][2]．由A→B，由=恒量，可知理想气体温度升高，故内能增大；由C→A，等压变化，体积减小，故外界对气体做功．13．【答案】1    等压    【解析】【来源】上海市金山中学2018-2019学年高一下学期期末物理试题 【详解】（1）[1]．由图2看出图象是过原点的倾斜直线，其斜率等于pV，斜率不变，则pV不变，根据气态方程，可知气体的温度不变，均作等温变化．由气态方程得知T与pV正比，即T与图线的斜率成正比，所以可知反映气体在第二次实验中的关系图线的是 1．（2）[2]．注射器水平地放置在桌面上，设注射器内的压强为p，大气压强为p0，活塞横截面积为S，活塞移动过程中速度缓慢，认为活塞处于平衡状态，则：pS=p0S即p=p0可知，管内的气体压强等于大气压，保持不变，所以管内气体经历了一个等压变化．14．【答案】a→b    增大    【解析】【详解】①根据理想气体状态变化方程，可得，可知当温度不变时是一条过原点的倾斜的直线，所以a→b,是等温变化；由可知，图线的斜率表示温度的高低，所以b→c的过程中气体温度升高，又因为理想气体的内能只与温度有关，所以内能增大．15．【答案】        【解析】【来源】上海市长宁区市三中2018-2019学年高一下学期5月月考物理试题 【详解】[1]当封闭气体温度为T时活塞对地面无压力对活塞：p1S+mg=p0S，即：.[2]当温度升为T2时气缸对地面无压力，对气缸：p2S=p0S+Mg即：.对缸内气体发生等容变化，由查理定律得：解得：.16．【答案】            【解析】【来源】第四部分期中期末卷高一年级第二学期期末拓展提高卷 【详解】（1）[1]．空气分子的平均质量（2）[2]．一瓶纯净空气的摩尔量则瓶中气体的质量 （3）[3]．分子数17．【答案】大于    等于    大于    【解析】【来源】2019年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅱ) 【详解】（1）1．2等体积，2．3等压强由pV=nRT得：=，V1=V2，故=，可得：T1=2T2，即T1>T2，由于气体分子的密度相同，温度高，碰撞次数多，故N1>N2；由于p1V1= p3V3；故T1=T3；则T3>T2，又p2=p3，2状态气体分子的密度大，分子运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态气体分子的密度小，分子运动剧烈，单个分子平均作用力大。故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>N3；18．【答案】    (2)    【解析】【详解】[1]开始时气体的压强为，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，弹簧测力计读数为时气体的压强该过程中温度不变，则，整理得[2]由题意可知，本实验不需要测量活塞及固定在其上的支架的总质量，所以步骤（2）是多余的。